【正文】 ......................................................26填料吸收塔主要尺寸 .............................................................................................................................27課程設(shè)計(jì)心得 .........................................................................................................................................28參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................2930 3第 1 章 概述 吸收技術(shù)概況氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用氣體混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。在化工生產(chǎn)中，原料氣的凈化，氣體產(chǎn)品的精制，治理有害氣體保護(hù)環(huán)境等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在研究和開發(fā)吸收過程中，在方法上多從吸收過程的傳質(zhì)速率著手，希望在整個(gè)設(shè)備中，氣液兩相為連續(xù)微分接觸過程，這一特點(diǎn)則與填料塔得到了較好的結(jié)合。由于填料塔的通量大，阻力小，使得其在某些處理量大要求壓降小的分離過程中備受親睞。尤其今年高效填料塔的開發(fā)，使得填料塔在分離過程中占據(jù)了重要的地位。丙酮是一種重要的基本有機(jī)化工原料，它是制造丙酮氰醇，雙酚 A 等化工產(chǎn)品的原料，也用于制造維生素 C，此外還作為溶劑廣泛用于醋酸纖維素膠片、塑料、涂料、醫(yī)藥及煉油等工業(yè)部門。氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實(shí)現(xiàn)各組分分離的單元操作。實(shí)際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來說，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分，因而在設(shè)計(jì)上應(yīng)將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。作為吸收過程的工藝設(shè)計(jì)，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成以下工作：（1）根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；（2）根據(jù)流程進(jìn)行過程的物料和熱量衡算，確定工藝參數(shù)；（3）依據(jù)物料及熱量衡算進(jìn)行過程的設(shè)備選型或設(shè)備設(shè)計(jì)；（4）繪制工藝流程圖及主要設(shè)備的工藝條件圖；（5）編寫工藝設(shè)計(jì)說明書。吸收劑將混合氣體中溶質(zhì)組分吸收后所得到的溶液是混合溶液,在生產(chǎn)中常需要使溶質(zhì)從吸收后的溶液中重新釋放出來,實(shí)現(xiàn)最終分離,而液相的吸收劑又可得以再生重新使用。這種使溶質(zhì)組分從溶液中脫出的過程稱為解吸,是吸收的逆過程,也是一種通過相際間傳質(zhì)而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的單元操作。在化工生產(chǎn)中,吸收和解吸是常用的聯(lián)合操作,共同構(gòu)成了一個(gè)完整的工藝流程。 吸收設(shè)備的發(fā)展吸收設(shè)備是化工、石油化工、生物化工等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)30 4設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可氛圍板式塔和填料塔兩大類。 過去由于填料本體及塔內(nèi)構(gòu)件的不完善，填料塔大多局限于處理腐蝕性介質(zhì)或不適宜安裝塔板的小直徑塔。近年來由于填料結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，新型的高效、高負(fù)荷填料的開發(fā)，既提高了塔的通過能力和分離效能，又保持了壓力降小的特點(diǎn)，因此填料塔已被推廣到所有大型氣液操作中。在某些場(chǎng)合，還代替了傳統(tǒng)的板式塔。隨著對(duì)填料塔的研究和開發(fā)，性能優(yōu)良的填料塔已大量地用于工業(yè)生產(chǎn)中。由于填料塔通量大，阻力小，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，有利于過程節(jié)能。所以對(duì)于吸收過程來說，以采用填料塔居多。填料塔約有 100 年的發(fā)展史，1914 年拉西環(huán)的出現(xiàn)使填料塔進(jìn)入了科學(xué)發(fā)展的軌道，至 50 年代取得了很大的發(fā)展，但由于填料塔的“放大效應(yīng)” ，50 年代后填料塔進(jìn)入了緩慢發(fā)展時(shí)期，而板式塔應(yīng)運(yùn)而生。70 年代由于世界性的能源危機(jī)后，為了節(jié)能，填料塔得到了蓬勃發(fā)展，規(guī)整填料的出現(xiàn)和塔內(nèi)件的改進(jìn)使“放大效應(yīng)”問題基本解決。 填料塔的特點(diǎn)： 1．生產(chǎn)能力大2．分離效率高3．壓力降小4．操作彈性大5 . 持液量小對(duì)于吸收過程，能夠完成分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種，如何從眾多的塔設(shè)備中選擇合適類型是進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的首要任務(wù)。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則需對(duì)吸收過程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)多方面對(duì)比方能得到滿意的結(jié)果。一般而言，吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求，用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質(zhì)性能，具有合適的操作彈性，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，便于安裝、操作和維修等。但是吸收過程，一般具有液氣比大的特點(diǎn)，因而更適用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能。所以對(duì)于吸收過程來說，以采用填料塔居多。近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸收設(shè)備已經(jīng)廣泛用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。具有了很高的吸收效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善。填料塔的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容是在明確了裝置的處理量，操作溫度及操作壓力及相應(yīng)的相平衡關(guān)系的條件下，完成填料塔的工藝尺寸及其他塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。在今后的化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)中，對(duì)吸收設(shè)備的要求及效率將會(huì)有更高的要求，所以日益完善的吸收設(shè)備會(huì)逐漸應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中。 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用氣體吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用大致有以下幾種。 30 5(1) 凈化或精制氣體。 混合氣的凈化或精制常采用吸收的方法。如在合成氨工藝中，采用碳酸丙烯酯(或碳酸鉀水溶液)脫除合成氣中的二氧化碳等。 (2) 制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品。氣體的液態(tài)產(chǎn)品的制取常采用吸收的方法。如用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸等。(3) 回收混合氣體中所需的組分。回收混合氣體中的某組分通常亦采用吸收的方法。如用洗油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴等。 (4) 工業(yè)廢氣的治理。 在工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢氣中常含有少量的SOH 2S、HF 等有害氣體成分，若直接排入大氣，則對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在排放之前必須加以治理，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用吸收的方法，選用堿性吸收劑除去這些有害的酸性氣體。 丙酮的性質(zhì)（1）物理性質(zhì) 無色液體，具有令人愉快的氣味（辛辣甜味） 。易揮發(fā)。能與水、乙醇、N,N二甲基甲酰胺、氯仿、乙醚及大多數(shù)油類混溶。相對(duì)密度 (d25)?！妗７悬c(diǎn) ℃。折光率 (n20D)。閃點(diǎn)20℃。易燃。半數(shù)致死量（大鼠，經(jīng)口）。有刺激性。（2）化學(xué)性質(zhì)丙 酮 是 脂 肪 族 酮 類 具 有 代 表 性 的 的 化 合 物 ， 具 有 酮 類 的 典 型 反 應(yīng) 。 例 如 ：與 亞 硫 酸 氫 鈉 形 成 無 色 結(jié) 晶 的 加 成 物 。 與 氰 化 氫 反 應(yīng) 生 成 丙 酮 氰 醇 。 在 還原 劑 的 作 用 下 生 成 異 丙 酮 與 頻 哪 醇 。 丙 酮 對(duì) 氧 化 劑 比 較 穩(wěn) 定 。 在 室 溫 下 不 會(huì)被 硝 酸 氧 化 。 用 堿 性 高 錳 酸 鉀 或 鉻 酸 鉀 等 強(qiáng) 氧 化 劑 做 氧 化 劑 時(shí) ， 生 成 乙 酸 、甲 酸 、 二 氧 化 碳 和 水 。 在 堿 存 在 下 發(fā) 生 雙 分 子 縮 合 ， 生 成 雙 丙 酮 醇 。 2mol丙 酮 在 各 種 酸 性 催 化 劑 （ 鹽 酸 ， 氯 化 鋅 或 硫 酸 ） 存 在 下 生 成 亞 異 丙 基 丙 酮 ，再 與 1mol 丙 酮 加 成 ， 生 成 佛 爾 酮 （ 二 亞 異 丙 基 丙 酮 ） 。 3mol 丙 酮 在 濃 硫 酸作 用 下 ， 脫 3mol 水 生 成 1， 3， 5三 甲 苯 。 在 石 灰 。 醇 鈉 或 氨 基 鈉 存 在 下 ，縮 合 生 成 異 佛 爾 酮 （ 3， 5， 5三 甲 基 2環(huán) 己 烯 1酮 ） 。 在 酸 或 堿 存 在 下 ，與 醛 或 酮 發(fā) 生 縮 合 反 應(yīng) ， 生 成 酮 醇 、 不 飽 和 酮 及 樹 脂 狀 物 質(zhì) 。 與 苯 酚 在 酸 性條 件 下 ， 縮 合 成 雙 酚 A。 丙 酮 的 α 氫 原 子 容 易 被 鹵 素 取 代 ， 生 成 α 鹵 代丙 酮 。 與 次 鹵 酸 鈉 或 鹵 素 的 堿 溶 液 作 用 生 成 鹵 仿 。 丙 酮 與 Grignard 試 劑 發(fā)生 加 成 作 用 ， 加 成 產(chǎn) 物 水 解 得 到 叔 醇 。 丙 酮 與 氨 及 其 衍 生 物 如 羥 氨 、 肼 、 苯肼 等 也 能 發(fā) 生 縮 合 反 應(yīng) 。 此 外 ， 丙 酮 在 500~1000℃ 時(shí) 發(fā) 生 裂 解 ， 生 成 乙 烯酮 。 在 170~260℃ 通 過 硅 鋁 催 化 劑 ， 生 成 異 丁 烯 和 乙 醛 ； 300~350℃ 時(shí) 生30 6成 異 丁 烯 和 乙 酸 等 。（ 3） 作 用 和 用 途丙 酮 是 重 要 的 有 機(jī) 合 成 原 料 ， 用 于 生 產(chǎn) 環(huán) 氧 樹 脂 ， 聚 碳 酸 酯 ， 有 機(jī) 玻 璃 ，醫(yī) 藥 ， 農(nóng) 藥 等 。 亦 是 良 好 溶 劑 ， 用 于 涂 料 、 黏 結(jié) 劑 、 鋼 瓶 乙 炔 等 。 也 用 作稀 釋 劑 ， 清 洗 劑 ， 萃 取 劑 。 還 是 制 造 醋 酐 、 雙 丙 酮 醇 、 氯 仿 、 碘 仿 、 環(huán) 氧樹 脂 、 聚 異 戊 二 烯 橡 膠 、 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 等 的 重 要 原 料 。 在 無 煙 火 藥 、 賽璐 珞 、 醋 酸 纖 維 、 噴 漆 等 工 業(yè) 中 用 作 溶 劑 。 在 油 脂 等 工 業(yè) 中 用 作 提 取 劑 。（ 4） 危 害健 康 危 害 ： 急 性 中 毒 主 要 表 現(xiàn) 為 對(duì) 中 樞 神 經(jīng) 系 統(tǒng) 的 麻 醉 作 用 ， 出 現(xiàn) 乏 力 、惡 心 、 頭 痛 、 頭 暈 、 易 激 動(dòng) 。 重 者 發(fā) 生 嘔 吐 、 氣 急 、 痙 攣 ， 甚 至 昏 迷 。 對(duì) 眼 、鼻 、 喉 有 刺 激 性 。 口 服 后 ， 先 有 口 唇 、 咽 喉 有 燒 灼 感 ， 后 出 現(xiàn) 口 干 、 嘔 吐 、昏 迷 、 酸 中 毒 和 酮 癥 。慢 性 影 響 ： 長 期 接 觸 該 品 出 現(xiàn) 眩 暈 、 灼 燒 感 、 咽 炎 、 支 氣 管 炎 、 乏 力 、易 激 動(dòng) 等 。 皮 膚 長 期 反 復(fù) 接 觸 可 致 皮 炎 。燃 爆 危 險(xiǎn) ： 該 品 極 度 易 燃 ， 具 刺 激 性 。因 此 ， 合 理 處 理 空 氣 中 的 丙 酮 不 但 有 利 于 對(duì) 環(huán) 境 的 保 護(hù) ， 而 且 能 使 雜 質(zhì)丙 酮 回 收 加 以 利 用 或 轉(zhuǎn) 為 部 分 經(jīng) 濟(jì) 利 益 。30 7第 2 章 方案比選 方案選擇與對(duì)比 對(duì)于許多逆流氣液接觸過程，填料塔和板式塔都可以適用。因此必須根據(jù)情況進(jìn)行選用。填料塔和板式塔有許多不同點(diǎn)，因此要了解這些不同點(diǎn)來合理決定塔的選用。 填料塔 板式塔操作范圍 較小，對(duì)液體負(fù)荷的變化更為敏感，當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)，填料表面不能很好潤滑，傳質(zhì)效果急劇下降；當(dāng)液體負(fù)荷過大時(shí)，容易產(chǎn)生液泛。設(shè)計(jì)良好的板式塔，則具有大得多的操作范圍處理易聚合或含有固體懸浮物的物料不宜處理 某些類型的板式塔可以有效處理安全系數(shù) 適宜 比填料塔取得要更小塔徑 當(dāng)塔